1、導電銀膠調研Iris導電銀膠是一種固化后具有一定導電性能的膠黏劑，它通常以基體樹脂和導電填料為主要 成分組成的復合體系。依據固化溫度、樹脂體系及固化方式可將其分為不同種類如下表：分類依據銀膠類型固化方式樹脂種類酚醛樹脂銀膠聚氨酯樹脂銀 膠 丙烯酸樹脂銀膠 環氧樹 脂類銀膠有機硅樹脂銀膠加熱致活低溫固化（V室溫）室溫 固化（RT-50C）中溫固化（501-100C）高溫固化（100C）加熱一、體系分析及物料選擇銀膠體系一般有基體樹脂、固化劑、導電銀粒子、分散添加劑、稀釋劑、偶聯劑等助 劑組成，其中性能及選擇標準如下：1、基體樹脂的選擇：基體樹脂在固化可以后作為導電膠的分子骨架，起到粘接的作用，使

2、 導電填料與基材密切連接。基體固化前的黏度、固化后的韌性、粘接強度、耐腐蝕性等都會 影響導電膠的性能。因此，導電銀膠中的高分子樹脂的選用原則一般為：液態、無毒、低 黏度、含雜質量少、脫泡性較好及不吸水。目前應用最普遍的樹脂是環氧樹脂作為樹脂基體。因環氧樹脂是線型高分子化合物， 且至少帶有兩個環氧基團，因此能與其他化合物的官能團，如羥基、氨基、羧基等反應生成 交聯網狀聚合物。環氧樹脂有較高的黏附性和浸潤性，而且還具有優良的機械性能和熱性 能、耐介質性、抗濕、耐溶劑和化學試劑、低收縮率、良好的粘接能力和抗機械沖擊與熱沖 擊能力等優點。導電膠用環氧樹脂包括：雙酚A型環氧樹脂、脂環族液體環氧樹脂、多官

3、 能度環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、含氮環氧樹脂和透明環氧樹脂。因環氧樹脂種類繁 多，且有些種類的環氧樹脂只能依賴進口，而國外一般也不會大規模生產，因此給試劑的購 買帶來較大難度。故較為理想的環氧樹脂為：液態雙酚A型環氧樹脂和雙酚F型環氧樹脂 這兩類。（其中此兩類環氧還有諸多型號，可根據實驗方案進行選擇調整）2、固化劑及促進劑的選擇：固化劑又稱硬化劑，是導電膠的重要組成部分，一般為多官能 團化合物，在固化過程中參與固化反應，使基體樹脂的分子鏈之間形成網狀結構，從而改變 基體樹脂結構，一方面可以增加導電膠的粘接強度，另一方面縮小基體樹脂的體積，使得 分散于體系內部的導電填料粒子相互接觸更加緊密

4、，形成更多的導電通路，提高導電銀膠的導電性。固化劑的一般選用原則為：液態，無 毒，中溫固化，配制成的導電膠在室溫下適用期長，低溫下保存效果好。目前，固化劑主要 有三類：胺類固化劑、酸酐類固化劑及咪唑類固化劑。其特點如下：胺類固化劑的特點：一般為低溫固化，固化溫度低于100 C,且有毒性，對皮膚有刺激作用。酸酐類固化劑主要有芳香族單官能團酸酐；芳香族雙官能團酸酐；共熔混合型酸酐；脂肪族 酸酐四類。酸酐固化劑的特點：固化溫度為中溫，固化物性能較好，為液態物質且其與樹脂 的配比較大，能夠降低樹脂的黏度，但缺點是固化時間較長，一般均需要幾個小時，甚至長 大10小時，同時帶來的優點是使基體樹脂適用期增加

5、。由此可知，酸酐較適合做中溫固化 型導電膠的固化劑。咪唑類固化劑主要包括三類：咪唑，咪唑類化合物和咪唑鹽。咪唑一般不單獨做固化劑 用，有時可以作為促進劑用。咪唑類化合物常被用作固化劑，但也較適合作為促進劑使用， 最常用的是2-乙基4甲基咪唑及其衍生物：2E4mz 2E4MZ-CN 2E4MZ-CNSC11Z-AZINE該類固 化劑特點是：中溫固化，固化時間較短，一般也較適合用作固化劑。（不適合做單組份導 電膠固化劑，但雙組份可以考慮。）制備高性能單組份導電銀膠，所以必須選擇潛伏型固化劑，潛伏型就是配合物在室溫 （或40 C）下長時間穩定，而在加熱、光照、濕氣或者壓力的作用下引發反應后，就會立

6、刻進行固化反應。綜合考慮，同時為降低體系黏度，一般選用酸酐類固化劑，并以改性咪唑為促進劑。3、導電填料的選擇：銀粉根據其粒徑和形態不同有許多種類，不同種類的銀粉對導電銀膠 的導電性能、粘接性能及導熱性能有很大影響。所以根據對導電膠性能的不同要求，所選 用的銀粉也不同。目前研究和生產銀粉企業或機構也很多。用于制備導電銀膠的銀粉，需要根據導電膠對填充粒子的具體要求來選擇。銀粉的選擇主要考慮兩方面：粒子形態和粒徑大小。兩者對導電膠電性能及導熱性能都有較大的 影響。（1）粒子形態的選擇根據導電膠的導電機理，粒子形態的一般選用原則為：粒子相互之間能形成更大的接 觸面積。銀粒子的形態主要有：球狀、磷片狀、

7、枝葉狀、桿狀等四種類型。為使粒子間得到 更大的接觸面積，銀粒子形態選用的優先次序為：枝葉狀，磷片狀，桿狀，球狀。其中磷 片狀和桿狀較為接近。此外，磷片狀和枝葉狀有時統稱為片狀。由各類形態可以看出，接觸 面積最大測試片狀粒子，一般導電銀膠選用片狀銀粒子。（2）粒徑大小的選擇根據粒徑大小的不同，銀粒子主要有微晶、微球、片狀（包含枝葉狀和磷片狀）三 種。粒子的尺寸區間為：微晶小于0.1 P隊微球0.1 葉2 口皿片狀大于2 P m0而片狀 銀粉根據尺寸不同又可以細分為2 P葉4 P m, 5 P葉8 P m 8 P 10 P m 10 P m以上等多 個系列。粒徑大小會影響到銀粉在導電膠中的的填充比

8、例。結合滲流理論的導電機理，銀粉 粒徑大的則填充量比較少即可以達到“滲流閾值”，而粒徑小的則需要比較大的填充量才 能達到“滲流閾值”。因此，考慮到成本因素，選用大片狀銀粉應該最合適。粒徑大小也會 影響到導電銀膠的電阻率，使用粒徑大的銀粉制備的導電膠，單位體積內形成的導電通路 較少，這樣 會降低導電性，而粒徑小的銀粉制成的導電膠，單位體積內形成的導電通路比 較多，導電膠的導電性也會比較好。因此，從導電性方面考慮選擇小片狀銀粉應該最適 合。綜合以上考慮一般選用5 P葉8 口皿片狀銀粉。4、其他助劑促進劑：對固化溫度高、固化速度慢的體系，加入促進劑可以降低固化溫度、控制固化速 率。包括咪唑及其鹽、含

9、磷化合物、胍衍生物、有機脲等。稀釋劑：導電膠的黏度可以通過稀釋劑來進行調節。稀釋劑不僅能夠改善導電膠的可操作 性，使之滿足工藝要求，同時也可以增加導電膠的使用期限。但稀釋劑的加入也會對熱變 形溫度、粘接強度、耐介質及耐老化等性能起到降低的作用。（非活性稀釋劑在固化中揮發，活性稀釋劑則對固化劑有較大的反應活性）。銀膠一般采 用非活性稀釋劑。偶聯劑：提示導電銀膠在固晶過程中的粘接力及固化后剪切強度，提高使用耐久 性，包括鋯酸酯、鈦酸酯、有機絡合物、硅烷類等。觸變劑：在基體樹脂中，各組分之間不是都能夠互溶，由于相對密度的差異，在貯存過程中 會發生沉淀，從而影響固化物的性能。且在導電膠的制備工藝過程中

10、，要求既有一定的流動 性又能很快固化保持一定的形態。這些要求僅通過采用 分子量大的樹脂及添加普通無機填料 都是無法實現的，而只能添加觸變劑。目前普遍使用的觸變劑為四大類：氣相二氧化硅、有 機膨潤土、氫化蓖麻油、聚酰胺蠟，這四種觸變劑在使用上有很大區別。最常用的一種是 氣相二氧化硅（俗稱白炭黑）。二、配方開發：導電銀膠主要由環氧樹脂、銀粉、固化劑、促進劑及其他助劑等構成。其中固化劑和 促進劑加入量的多少對基體樹脂固化物的性能影響較大，體現在基體固化物剪切強度、固化溫度、室溫下基體適用期及固化時間長短等方面。而基體樹脂的這些 性能又直接關系到所制備的導電膠的性能，因此基體樹脂的配比是首先要考慮的因

11、素。銀粉 填充量對導電膠的導電性能和拉伸剪切性能有重要影響。隨著銀粉填充量的增加，銀粉的排列更加緊密，導電膠的導電性能提高，但是填充量過高會導 致力學性能下降，經調研目前填充量范圍為60% -75 %。固化劑和促進劑的最佳用量通過 實驗來確定。三、銀膠配置過程：制備工藝是導電銀膠的制備過程中重要的因素，也是影響導電銀膠性能的關鍵因素， 標準合理的制作工藝、嚴格的生產條件、精良的加工設備是保障導電銀膠性能穩定和生產效 率的關鍵，尤其是當產量達到了一定規模時，工藝條件的控制和管理具有更大的經濟價值。對于制備工藝，首先要要考慮如下幾個方面的問題：各組分的添加順序、保溫溫度、 保溫時間、攪拌速度等。配

12、置原則是：采用盡量低的溫度，在盡量短的時間里使所有的物質 混合均勻，形成均勻的整體，以減少物質間的化學反應、降低氧化以及雜質的摻入，并提高 效率。根據大量的實驗調研一般配置過程為：用電子天平稱量環氧樹脂，放入研缽中，按一定比例加入固化劑及促進劑等助劑，充分研磨和混合，研磨時間一般在10分鐘以上，直至形成均勻的混合物，即得到樹脂基體。取一定質量的樹脂基體，加入不同質量的銀 粉進行研磨，先加入部分銀粉，研磨至均勻后，再加入余下的銀粉，直到銀粉全部與基體混 合均勻形成銀白色膏狀混合物，即制得一系列導電銀膠（此為小批量實驗步驟）。基本步驟如下圖：環氧樹脂固化劑根據固化工藝篩選基體樹脂銀粉研缽/三輥研磨

13、機 -_-干艮月父助劑所用儀器設備：電子稱、研缽（小型基礎實驗用研缽就可以）、三輥研磨機（大 量實驗或者小量生產可用）。三、性能測試：1、）疑膠化時間的測定隨著樹脂固化反應的進行，產物分子量逐漸增大，體 系的黏度也隨之增大。交聯反應發生到一定程度時，體系黏度變得很大，難以流動，類似）疑 膠，這一現象叫做）疑膠化，此時的反應程度（P）稱為）疑膠點（Pc）。體系從開始反應到出 現）疑膠化所用的時間稱為）疑膠時間。測定）疑膠時間可以了解環氧樹脂固化時間，并為后續 的固化和粘接工藝條件的確定提供依據。由于導電銀膠的固化主要是基體樹脂的固化反 應，所以需測試基體樹脂的）疑膠化時間。基本示意圖如下圖（可根

14、據 實際情況進行自行簡 易改裝）2、銀膠的形貌觀察用掃描電子顯微鏡拍攝銀粉及導電銀膠固化之后的表面形貌。結合實驗數據分析銀粉形貌對 導電銀膠導電性能、力學性能、導熱性能和電磁屏蔽性能的影響。觀測固化后導電銀膠中 銀粉的分布，以此分析導電銀膠中導電通路的情兄。拍攝測試電磁屏蔽性能的導電銀膠固 化后的截面圖，觀察銀粉分散性。（SEM測試可借助于學校）3、電性能測試 參照國標GJB548A-199進行，測試導電膠的體積電阻率（P）。下圖為體積電阻率測試示意圖，4、力學性能測試粘接強度是評價各種膠粘劑質量的重要指標之一。將導電膠應用于微電子封裝，不僅要提供良好的導電連接，而且需要具有良好的力學性能，粘接強度。導電銀膠的粘 接強度最常用拉伸剪切強度來表示。拉伸剪切強度主